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行业新闻

照明用大功率LED封装技术与驱动方法的研究

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荧光粉的老化,还可能导致倒装焊的焊锡融化,使芯片失效。而且,当温度上升时,LED色度变差。这是因为随着温度上升,蓝光的发光峰值向长波长方向移动,这与InGaN半导体禁带宽度随温度的变化相同,而YAG荧光粉对460nm的光*敏感,随着蓝光波长的红移,YAG荧光粉吸收率下降,总的发光强度会减少,白光色度变差。 因此,如何改进封装结构以适应芯片面积不断增大带来的散热问题,就成为大功率LED封装首要考虑的问题;解决热问题的方法主要有两种:改善GaN片子的质量,提高内量子效率,提高芯片的发光效率,从根本上减少热量的产生。 改进LED的结构,使热量更容易散出来。 在封装方面,我们主要采用以下方法帮助散热:a用倒装焊的结构(见),利用Sisub―mount来散热,因为Si是热的良导体,其效果要远远好于正面出光的片子靠sapphire来散热。 正面出光及倒装焊b用极薄的导热胶将GaN芯片粘在15.5X 15.5mX2mm的方形A1热沉上,与*5的LED仅靠碗状模具(die)散热相比,更有利于热量的传输。c使用中将封装好的LED固定在合适的散热片上。(Lumileds及GE的产品也需要加散热片或风扇,参见。 3色度的均性问题用于照明的LED往往是集群使用,器件间色度的均匀性就必须加以控制,本的“光通量-驱动电流曲线”。由图可见:光通量随驱动电流的变化满足线性关系,说明在350mA工作电流下电流密度并未饱和。出光效率无显著降低现象。因此我们认为,在散热良好的情况下,加大驱动电流到400mA,我们封装的大功率LED都能工作良好。 4LED驱动的效率问题LED是电流驱动的器件,在亮度达到饱和以前,其亮度与正向电流成正比关系。但功率的急剧增加使得大尺寸白光LED在驱动解决方案上遇到了一些新的问题。首先,大功率白光LED与传统的白光LED―样都是电流驱动器件,对电压的波动反应比较敏感。LED在其工作点附近,I-V曲线十分陡峭。电压变化0.1V,电流变化超过50mA,所以大功率白光LED需要恒流驱动。其次,驱动电路必须能够输出较大的功率,因此传统小尺寸芯片采取的升压式电荷栗变换器和升压式DC-DC变换器不再适用。 同时,必须考虑LED驱动的可靠性问题。串并联阵列的驱动,就必须考虑器件间电流电压的平衡,原因是目前大功率白光LED管芯制作技术还不成熟,器件的均匀性和可靠性都还有待于提高,即使是电参数非常一致的出厂产品,其衰减特性的不一致性,都会造成I一V曲线的差异,使得简单串并联器件间电流失衡而损坏器件。另外还须考虑电压浪涌对器件的破坏。 针对这种情况我们设计了一种低成本的方案以开关式稳压1C(如LM2575)为核心组成恒流驱动模块。其转换效率高,并且具有输入输出电压保护,PWM调光等附加功能。输出电流可设定为350mA或700mA,输出电压可在3―15V之间调节。

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